Thompson ble innlemmet i den 28 mann store troppen før verdensmesterskapet i fotball som ble arrangert i England i 1966, men da landslagstrener Alf Ramsey presenterte de 22 som skulle spille i mesterskapet var Thompson en av de seks som ikke kom med på laget. Det samme skjedde fire år senere da verdensmesterskapet ble arrangert i Mexico. Thompson endte med 16 landskamper for England. Debuten for det engelske landslaget kom i 4-3-seieren borte mot 17. mai 1964.